3D打印模型的有限元分析和壓縮測試

來源：增材之光

研究人員在“通過壓縮試驗(yàn)對3D打印模型進(jìn)行有限元分析”中深入研究復(fù)雜的分析和測試,。在這項(xiàng)研究中,，研究人員使用有限元分析工具對3D打印部件進(jìn)行模擬和測試，重點(diǎn)放在在樣本模型上試驗(yàn)“特定的強(qiáng)制條件”,，采用一種策略,，允許對部件進(jìn)行更快、更經(jīng)濟(jì)的評估,。

FEA允許研究人員（最終制造商）證明通過其他方法創(chuàng)建的各種不同的原型,，但現(xiàn)在重點(diǎn)放在以多種不同材料打印的部件上,，包括ABS、PLA等,。選擇方塊樣本進(jìn)行研究,，因?yàn)橛锌赡芴岣弑砻鎽?yīng)力的準(zhǔn)確性和分布，目的是讓工程師最終能夠“信任”3D打印對象的有限元法,。

一些3D打印材料的屬性,。

壓縮測試包括將3D打印樣本標(biāo)記為各向同性或各向異性，重點(diǎn)是避免各向異性和層間空隙,。在檢查樣品時,，研究人員能夠看到FDM 3D打印部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及密度的評估,。進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和計(jì)算測試,。

（左）15%質(zhì)量的ABS原型，（右）85%質(zhì)量的ABS原型

“使用Autodesk Inventor獲得的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果進(jìn)行比較,。箭頭表示負(fù)載施加到負(fù)載軸的方向,。水平軸，即打印對象的原始軸,，表示從上方軸向分布的載荷,，相對于層的顆粒，垂直軸代表從試樣側(cè)面向?qū)宇w粒施加的軸向荷載,�,！�

有限元分析以所使用的材料和技術(shù)以及設(shè)計(jì)為中心，研究人員指出,，根據(jù)所使用的模擬軟件,，這可能有所不同。多孔性和粘附性都是問題,。研究人員繼續(xù)注意到,，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果之間也存在著“巨大的差異”，試樣的硬度比實(shí)驗(yàn)樣品高出50%,。

（左）施加載荷前,，（右）施加載荷后

在注意到樣品在水平/垂直載荷下表現(xiàn)不佳的情況下，研究人員意識到3D打印塊樣品是各向異性的,。填充模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果也大不相同,，因?yàn)锳utodesk設(shè)計(jì)和模擬被視為實(shí)體（而非多孔）對象；事實(shí)上,，在某些情況下,，樣本根本不相似。

實(shí)際測試結(jié)果

在觀察樣品（或功能部件）時,，評估以下內(nèi)容至關(guān)重要：
適用范圍
使用環(huán)境
特定軸上的操作相關(guān)應(yīng)力

研究人員總結(jié)說：“從這項(xiàng)研究中獲得的不同材料在兩個不同分層軸上的不同載荷下得到的結(jié)果顯示出抗壓強(qiáng)度的巨大變化,。這確定了3D部件的設(shè)計(jì)在很大程度上取決于部件的應(yīng)用,。”

雖然3D打印提供了廣泛的優(yōu)勢,，但與更傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法相比,，能夠隨意編輯設(shè)計(jì)和創(chuàng)建一個又一個迭代是最大的優(yōu)點(diǎn)之一。今天的研究人員正在進(jìn)行許多不同類型的可行性研究,，介紹新工作流程功能的方法以及有關(guān)成本分析的更多信息,。

使用Autodesk Inventor軟件，ABS塑料的最大位移為12200N